1.碳化物的形态及分布

过共析工具钢中，存在由液相或固相析出的一次或二次碳化物。由于碳化物是硬而脆的物质，对钢的韧性和塑性不利。特别是当碳化物呈网状或带状分布时，使钢的淬火变形量和力学性能呈现明显的方向性。用碳化物偏析程度严重的钢材或锻坯制作的模具，易于发生淬火开裂、磨削裂纹及使用时脆裂等现象。如果碳化物相能均匀分布，对于模具钢的工艺性能和使用性能有益处，加热时可阻碍奥氏体晶粒长大，降低钢的过热敏感性。由于碳化物相的硬度极高，显著提高钢的耐磨性和抗咬合能力，提高了钢的强度。

过共析钢停锻温度过高时（＞850℃），过早进入缓冷坑或直接进行退火，都会促成网状碳化物的析出。钢的含碳量超过共析成分愈多，生成网状碳化物的倾向愈强烈。加入少量钡元素，可有效地抑制网状碳化物的析出。常用合金工具钢中以Cr2及CrWMn钢形成网状碳化物的倾向较突出。对CrWMn钢制模具发生的淬裂、磨裂及脆裂进行金相分析证实，凡钢中的碳化物网大于2～3级，呈网状或半封闭网存在，经常发现裂纹沿碳化物网伸展。

过共析钢中的液析及带状碳化物是钢锭在凝固过程中析出的。液析块较大，颜色白亮，呈粗条分布或呈链状。带状碳化物颗粒小而均匀，呈束带状分布，不如网状碳化物那样引起人们重视。为消除或减少钢中的碳化物带及液析缺陷，采用高温扩散退火或依靠足够大的锻造比多向反复锻来改善。但是，如停锻温度过低，在700～800℃碳化物析出区施加过大变形量，也会造成新的带状偏析。生产实践表明，大截面的CrWMn钢材或锻件，易于存在这类缺陷，并造成淬裂、磨裂和使用中脆裂。

Cr12、Cr12Mov、Cr6WV钢及W18Cr4V高速钢，属于莱氏体钢，莱氏体钢材的规格愈大，碳化物不均匀度愈严重，即使经压延后，在较大规格钢材中，仍残留明显的带状或网状堆聚，尤以Cr12钢为突出，在淬火后，力学性能更差，其中以横向性能下降最多，抗弯强度为纵向的1/2。大、中截面的莱氏体钢，必须进行多向反复锻造，以改善碳化物不均匀性，方能保证模具钢的强度和韧性。碳化物不均匀性还与钢的成分有关，当钢中的含碳量在1%左右和含有1%左右的钨时，碳化物的不均匀性较高，即使采用较大的锻造比，仍有一定量的碳化物带状或网状。选用大的锻造比和大的变形率有利于破碎碳化物，改善碳化物的颗粒度。对存在碳化物不均匀的钢，可采用高温扩散处理，进行均匀化处理，一般采用1180～1200℃，保温5～8h。轧后或锻后进行强化冷却，可以采用风冷、雾冷等工艺措施。一般轧后或锻后冷却到650～700℃，然后进行缓冷，快冷是为了防止网状碳化物，缓冷是防止白点和形成裂纹。

碳化物偏析对于重载和带尖齿模具的寿命影响最大。Cr12MoV钢制搓丝板，如采用简单锻造成形，碳化物不均匀度为5～6级，使用寿命很短，有的只搓几千个螺钉即出现严重掉齿。使用多向反复锻造工艺，使碳化物不均匀度＜2级，消除上掉齿现象，使用寿命提高了十几倍甚至几十倍。